強夯法在建筑地基加固處理工程中的應用分析

房建強?王友偉

摘 要：強夯法作為地基加固手段在多個場合均被廣泛應用，尤其是建筑地基加固工程中。本文首先介紹了強夯法的施工特點，之后對其加固地基類型進行了分析，然后介紹了強夯法的加固機理過程，最后對強夯法的設計和施工要點進行了分析，為以后類似工程設計提供了必要的技術參考。

關鍵詞：強夯法;建筑;地基加固;特點;機理;設計;施工要點

隨著現代建筑高度和功能的逐漸增加，自重也在顯著升高，因此對建筑地基承載力和強度要求也很高。當前全國各城市土地出讓單價屢創新高，而部分土地也是分布在沙灘地、荒地等地質條件較差地段。要使這些土地能夠滿足建筑承載力需要，必須進行加固處理，而強夯法是最為常用的加固手段之一。

1 強夯法的施工特點及應用范圍

1.1 強夯法的施工特點

1.1.1 強夯法能被應用在多個場合的地基加固工程中，諸如：住宅樓、橋梁道路、鐵路、工業廠房、飛機跑道等，而且對各類地質條件也都可應用;

1.1.2 強夯法加固效果好，可有效減少土層壓縮性和提高承載力，而且施工設備和技術簡單，容易控制施工質量，綜合成本較低[1];

1.1.3 強夯法相對于其他方法其施工工期較短，而且不需要其他額外的建筑材料，施工結束后便可進行下一步工程，銜接緊密。

1.2 強夯法的應用范圍

1.2.1 加固砂土液化地基

在我國北方地區分布有大面積的砂土液化地基，深度范圍在7～16m，液化地基承載力遠達不到建筑要求，尤其是雨后滲水會降低地基承載強度幅度可達30%以上。處理該地基的傳統方法是灰土擠密樁加固技術，但是該技術施工工期長且費用較高。強夯法可有效消除地基液化問題，而且配合上鉆孔灌注樁技術完全可以滿足承載力要求[2]。

1.2.2 加固濕陷性黃土地基

在我國甘肅、寧夏地區分布有大量濕陷性黃土地層，厚度可達20m以上，多為大孔隙的粘性土和粉砂土，在水分浸入后土體結構迅速瓦解。強夯法能夠有效消除黃土濕陷性，在一般性低層建筑中，利用強夯法處理過的地基其承載力便滿足要求。而針對于高層建筑，經過強夯法處理后還必須要結合灌注樁技術來處理該類地基。

1.2.3 加固非均勻回填地基

在我國很多南方城市郊區還存有大量非均勻回填區域，這些土地如果經過處理后也能成城市開發后備資源。傳統的處理手段是采用分層置換回填技術，但是處理時間長、工程量大、成本高，而經過強夯法處理后可用于低層建筑建設。

2 強夯法作用機理過程分析

相關學者通過對強夯法從宏觀及微觀角度分別進行了分析，發現該加固手段機理過程主要分為四個階段，分別如下：

2.1 首先，重錘的機械能轉化為夯擊能量階段，此時地基中的空氣被擠出到外界，孔隙率降低，水壓力上升，這就會使土顆粒被強制壓縮，密度增加[3];

2.2 然后，隨著重錘的不斷夯實會破壞原有土體結構，使土體產生液化現象，此時土體被完全打散，承載力急劇下降;

2.3 其次，土體被夯擊后結構會進行重組，進入排水固結壓密階段，土體原來的排水通道會被完全改變，此時土體承載力明顯提高;

2.4 最后，土體固結到最終階段，土體中剩余的少量自由水變為結合水，承載力達到一個較高的水平，不會再產生壓縮變形。

3 強夯法設計及施工要點分析

3.1 強夯法參數設計分析

3.1.1 單次夯擊能設計

單次夯擊能直接決定了設備選取、施工成本、加固效果等多個關鍵結果，若夯擊能太小，則達不到加固效果;若夯擊能太大，則造成資源浪費，而且會使某些土體產生“橡皮土問題”，因此必須要慎重考慮設計。單次夯擊能以重錘提高高度h來設計，估算公式見（3-1）[4]。

（3-1）

式中：a —— 現場試驗確定的相關系數，取值0.5～0.75;

M —— 重錘質量，t;

H —— 土體需加固深度，m。

3.1.2 夯擊次數設計

夯擊次數設計也直接關系到施工成本和加固效果，該參數在設計時需要同時滿足以下三個條件：①最后兩擊的土體沉降量均小于50mm;②夯擊點周圍地表不能發生明顯隆起現象;③在夯擊過程中沒有出現提錘困難問題。當土質為填土、砂土、低飽和濕陷性黃土等類型時，應當盡量采取加大單次夯擊能、減少夯擊總次數的施工模式，因為這類土體內部水分不容易滲出，過度夯擊會造成周圍地面隆起[5]。

3.1.3 夯擊間隔設計

夯擊作業有時候需要分兩遍進行，但是中間必須要間隔一定時間，為了使土體內部水分滲出以減小孔隙水壓力。兩遍的夯擊間隔時間由夯擊點位置、土體性質、水分含量等多種因素共同決定。通過總結施工經驗可知：①針對粘性土體，因其滲透性較差，所以間隔時間相對較長，可設計間隔3周左右;②針對砂性土體，因其滲透性較好，間隔時間控制在1周左右即可，甚至可以連續夯擊。

3.1.4 夯擊點位置設計

目前針對于建筑地基加固工程，夯擊點一般有正方形、梅花形兩種設計方式（梅花形分布詳見下圖1），具體夯擊點間距可通過現場試驗確定。但需要特別注意：夯擊點要分1序和2序，先將1序孔全部夯擊完成后再開始2序孔施工，盡量給土體較長時間的水分滲出[6]。

3.2 強夯法施工要點分析

3.2.1 首先要對現場進行詳細的地質勘探，包括土層性質、厚度、水分含量等，通過試夯來確定水分橫向和縱向的變化范圍。

3.2.2 重錘提高高度誤差應控制在±200mm，且在重錘上必須有直徑20cm以上的排氣孔，應采取“由輕到重、少擊多遍”的施工方式。

3.2.3 強夯結束后采用原位貫入試驗測試法進行加固效果檢測，檢測夯擊點不少于10%，以平均值作為最終值。

4 結語

地基加固對于解放城市珍貴的土地資源意義重大，尤其是在目前隨著農村人口涌入城市，城市化規模發展迅速的背景下，使得土地資源短缺問題得到有效緩解。強夯法加固地基手段直接，但是對于一些對地基承載力要求很高的建筑來說單靠強夯法無法滿足要求，同時必須結合其他加固方法，這就需要技術人員根據工程實際情況進行設計。

參考文獻：

[1] 李慶偉， 黨昱敬， 陳龍華. 分層強夯法在沙漠松散地基處理中的應用[J]. 施工技術， 2016， 45（07）：85-88.

[2] 隆威， 程盼， 趙娟，等. 洞庭湖區軟土地基加固處理方案對比研究[J]. 探礦工程-巖土鉆掘工程， 2010， 037（009）：46-49.

[3] 陳智賢. 強夯法加固在填方地基處理中的應用[J]. 西部探礦工程， 2018， 030（003）：21-25，31.

作者簡介：房建強，男，（1988.09—），山東蒙陰人，畢業于山東農業大學，本科，工程師，研究方向：建筑工程施工。

王友偉，男，（1984.03—），山東費縣人，畢業于山東農業大學，本科，工程師，研究方向：建筑工程施工。